上海微电子配备公司总经理贺荣明去德国调查时,有工程师通知他:“给你们全套图纸,也做不出来。”贺荣明几年后理解了这句话。

光刻机,被称为现代光学工业之花,制作难度非常大,全世界只要少量几家公司可以制作。其价格高达7000万美金。用于出产芯片的光刻机是我国在半导体设备制作上最大的短板,国内晶圆厂所需的高端光刻机彻底依靠进口。

在可以制作机器的这几家公司中,特别以荷兰(ASML)技能最为先进。价格也最为昂扬。光刻机的技能门槛极高,可谓人类才智集大成的产品。

“十二五”科技成就展览上,上海微电子配备公司(SMEE)出产的我国最好的光刻机,与我国的大飞机、登月车并排。它的加工精度是90纳米,相当于2004年上市的飞跃四CPU的水准。国外现已做到了十几纳米。

ASML光刻机的作业原理

ASML光刻机的简易作业原理图

简略介绍一下图中各设备的效果:

丈量台、曝光台:承载硅片的作业台,也便是双作业台。一般的光刻机需求先丈量,再曝光,只需一个作业台,而ASML有个专利,有两个作业台,完成丈量与曝光一起进行。而本次“光刻机双工件台体系样机研制”项目则是在技能上打破ASML对双工件台体系的技能独占。

激光器:也便是光源,光刻机中心设备之一。

光束纠正器:纠正光束入射方向,让激光束尽量平行。

能量操控器:操控终究照射到硅片上的能量,曝光缺乏或过足都会严重影响成像质量。

光束形状设置:设置光束为圆型、环型等不同形状,不同的光束状况有不同的光学特性。

遮光器:在不需求曝光的时分,阻挠光束照射到硅片。

能量探测器:检测光束终究入射能量是否契合曝光要求,并反馈给能量操控器进行调整。

掩模版:一块在内部刻着线路规划图的玻璃板,贵的要数十万美元。

掩膜台:承载掩模版运动的设备,运动操控精度是nm级的。

物镜:物镜由20多块镜片组成,首要效果是把掩膜版上的电路图按比例缩小,再被激光映射的硅片上,并且物镜还要补偿各种光学差错。技能难度就在于物镜的规划难度大,精度的要求高。

硅片:用硅晶制成的圆片。硅片有多种尺度,尺度越大,产率越高。题外话,因为硅片是圆的,所以需求在硅片上剪一个缺口来承认硅片的坐标系,依据缺口的形状不同分为两种,分别叫flat、notch。

内部关闭结构、减振器:将作业台与外部环境阻隔,坚持水平,削减外界振荡搅扰,并保持安稳的温度、压力。

光刻机制作难度有多大?

光刻机跟照相机差不多,它的底片,是涂满光敏胶的硅片。电路图画经光刻机,缩微投射到底片,蚀刻掉一部分胶,显露硅面做化学处理。制作芯片,要重复几十遍这个进程。

坐落光刻机中心的镜头,由20多块锅底大的镜片串联组成。镜片得高纯度透光资料+高质量抛光。SMEE光刻机运用的镜片,得数万美元一块。

ASML的镜片是蔡司技能打底。镜片原料做到均匀,需几十年到上百年技能沉淀。

“相同一个镜片,不同工人去磨,光洁度相差十倍。”SMEE总经理贺荣明说,他在德国看到,抛光镜片的工人,祖孙三代在同一家公司的同一个职位。

别的,光刻机需求体积小,但功率高而安稳的光源。ASML的顶尖光刻机,运用波长短的极紫外光,光学体系极杂乱。有尖端的镜头和光源,没极致的机械精度,也是白费。光刻机里有两个同步运动的工件台,一个载底片,一个载胶片。两者需一直同步,差错在2纳米以下。两个作业台由静到动,加速度跟导弹发射差不多。贺荣明说:“相当于两架大飞机从起飞到下降,一直齐头并进。一架飞机上伸出一把刀,在另一架飞机的米粒上刻字,不能刻坏了。”并且,温湿度和空气压力改变会影响对焦。“机器内部温度的改变要操控在千分之五度,得有适宜的冷却办法,精准的测温传感器。”贺荣明说。SMEE最好的光刻机,包括13个分体系,3万个机械件,200多个传感器,每一个都要安稳。像欧洲冠军杯决赛,任何一个人发挥异常就要输球。

世界上最贵精密仪器出厂地

现在全球只要一家企业在光刻机市场上占有了80%的比例,便是处于荷兰的ASML,旗下所研制的EUV光刻机曾价格高达1亿美元一台,并且还不必定有货。皆因每台光刻机的安装大约需求50000个零件左右。国际上闻名的芯片制作商如Intel、台积电、三星都是它名下的股东。

阿斯麦公司ASML Holding NV创立于1984年,是从飞利浦独立出来的一个半导体设备制作商。前称ASM Lithography Holding N.V.,于2001年改为现用名,总部坐落荷兰费尔德霍芬,全职雇员12,168人,是一家半导体设备规划、制作及出售公司。

文章来历:金属加工

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